ScheduledThreadPoolExecutor是JDK5提供的可執(zhí)行定時(shí)任務(wù)的一個(gè)工具類，可以在多線程環(huán)境下延遲執(zhí)行任務(wù)或者定期執(zhí)行任務(wù)；和Timer類似，它也提供了三種定時(shí)模式：

1. 延遲執(zhí)行任務(wù)
2. 固定延遲的定期執(zhí)行（fixed delay）
3. 按照固定的周期執(zhí)行（fixed rate）

延遲執(zhí)行任務(wù)

任務(wù)將按照給定的時(shí)間延遲delay后開(kāi)始執(zhí)行；對(duì)應(yīng)的方法如下：

schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)  schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit)  

下面我們通過(guò)一個(gè)例子檢驗(yàn)下結(jié)果是否正確：

ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(); PrintUtil.print("start schedule a task."); executor.schedule(new Runnable() { @Override public void run() { PrintUtil.print("task is running."); }}, 5, TimeUnit.SECONDS);

我們計(jì)劃了一個(gè)5秒鐘后執(zhí)行的任務(wù)，通過(guò)打印結(jié)果可以看到確實(shí)按照給定時(shí)間執(zhí)行了：

15:44:07--start schedule a task.15:44:12--task is running.

固定延遲的定期執(zhí)行

任務(wù)第一次按照給定的初始延遲initialDelay執(zhí)行，后續(xù)每一次執(zhí)行的時(shí)間為上一次任務(wù)的結(jié)束時(shí)間加上給定的period后執(zhí)行；對(duì)應(yīng)的方法如下：

scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)

同樣我們通過(guò)一個(gè)例子檢驗(yàn)下結(jié)果是否正確：

ScheduledExecutorService executor = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(); PrintUtil.print("start schedule a task."); executor.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() { @Override public void run() { PrintUtil.print("task is running."); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}, 0, 5, TimeUnit.SECONDS);

我們計(jì)劃了一個(gè)定期（每5秒鐘）延遲執(zhí)行的任務(wù)，第一次任務(wù)立即執(zhí)行，每次任務(wù)執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)2秒鐘，通過(guò)打印的日志我們可以看到每次任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)間為：上次任務(wù)結(jié)束時(shí)間 5秒鐘：

15:55:16--start schedule a task.15:55:16--task is running.15:55:18--task is finished.15:55:23--task is running.15:55:25--task is finished.15:55:30--task is running.15:55:32--task is finished.

按照固定的周期執(zhí)行

任務(wù)第一次按照給定的初始延遲initialDelay執(zhí)行，后續(xù)每一次執(zhí)行的時(shí)間為固定的時(shí)間間隔period，如果線程池中工作線程不夠則任務(wù)順延執(zhí)行；對(duì)應(yīng)的方法如下：

scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)

同樣我們通過(guò)一個(gè)例子檢驗(yàn)下結(jié)果是否正確：

ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(10); PrintUtil.print("start schedule a task."); executor.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { @Override public void run() { PrintUtil.print("task is running."); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } PrintUtil.print("task is finished."); }}, 0, 5, TimeUnit.SECONDS);

我們創(chuàng)建了一個(gè)核心線程池為10的ScheduledThreadPoolExecutor，并計(jì)劃了一個(gè)定期（每5秒鐘）執(zhí)行一次的任務(wù)，過(guò)打印的日志我們可以看到每次任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)間為：上次任務(wù)開(kāi)始時(shí)間 5秒鐘：

16:02:43--start schedule a task.16:02:43--task is running.16:02:45--task is finished.16:02:48--task is running.16:02:50--task is finished.

上面的例子都是計(jì)劃了一個(gè)任務(wù)，如果是有多個(gè)定時(shí)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行會(huì)怎么樣呢？

如果線程足夠并且CPU資源足夠，那就會(huì)同時(shí)執(zhí)行，如果線程或者CPU資源不夠那只能排隊(duì)執(zhí)行了。有興趣的話可以克隆文末的測(cè)試代碼，里面提供了一些測(cè)試的例子。

底層原理

ScheduledThreadPoolExecutor是如何保證我們計(jì)劃的任務(wù)都是按照正確的時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行的呢？

其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一個(gè)阻塞隊(duì)列DelayedWorkQueue，所有的任務(wù)都會(huì)放到這個(gè)隊(duì)列里。這個(gè)阻塞隊(duì)列內(nèi)部通過(guò)一個(gè)數(shù)組來(lái)保存這些任務(wù)，并且基于最小堆排序，按照每個(gè)任務(wù)的下次執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行排序，這樣就保證了執(zhí)行線程拿到的這個(gè)隊(duì)列中的第一個(gè)元素就是最接近當(dāng)前時(shí)間執(zhí)行的任務(wù)了。

相關(guān)的源碼如下：

// 保存定時(shí)任務(wù)的隊(duì)列private RunnableScheduledFuture<?>[] queue = new RunnableScheduledFuture<?>[INITIAL_CAPACITY];// 最小堆排序相關(guān)的方法private void siftUp(int k, RunnableScheduledFuture<?> key)private void siftDown(int k, RunnableScheduledFuture<?> key)

那時(shí)間上是如何保證的呢？

DelayedWorkQueue重寫了take和poll方法，利用了AQS的ConditionObject機(jī)制使當(dāng)前線程休眠，等時(shí)間到了再喚醒線程去拿第一個(gè)任務(wù)。

關(guān)于AQS和ConditonObject的介紹，可以參考下文末的鏈接。

public RunnableScheduledFuture<?> take() throws InterruptedException { final Reentrantlock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try { for (;;) { RunnableScheduledFuture<?> first = queue[0]; if (first == null) available.await(); else { long delay = first.getDelay(NANOSECONDS); if (delay <= 0) return finishPoll(first); first = null; // don't retain ref while waiting if (leader != null) available.await(); else { Thread thisThread = Thread.currentThread(); leader = thisThread; try { available.awaitNanos(delay); } finally { if (leader == thisThread) leader = null; } } } } } finally { if (leader == null && queue[0] != null) available.signal(); lock.unlock(); }}

優(yōu)點(diǎn)

作為對(duì)JDK1.3推出的Timer的替代，ScheduledThreadPoolExecutor有如下優(yōu)點(diǎn)：

1. 它支持多個(gè)定時(shí)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，而Timer是單線程執(zhí)行的
2. 它通過(guò)System.nanoTime()保證了任務(wù)執(zhí)行時(shí)間不受操作系統(tǒng)時(shí)間變化的影響
3. 一個(gè)定時(shí)任務(wù)拋出異常，其他定時(shí)任務(wù)不受影響，而Timer卻不支持這一點(diǎn)

Demo代碼

src/main/java/net/weichitech/util/ScheduledThreadPoolExecutorDemo.java · 小西學(xué)編程/java-learning – Gitee.com

參考文章

Java定時(shí)任務(wù)之Timer原理解析

JAVA并發(fā)之ReentrantLock原理解析